专利名称：电机和电机定子结构以及定子的组装方法
技术领域：
本发明涉及一种电机。具体来说，本发明涉及一种由磁板及通过捻缝而与磁板叠加在一起的印刷电路板组成的定子的结构以及这种定子的组装方法。
目前，在磁带录音机和磁带录像机中，主导轴和压带轮一起被用于以一恒定速度传送磁带。而主导轴则被电机以一恒定速度驱动。最近，有一种直接驱动方法得到了采用，即，主导轴被直接连接到主导轴电机的转子上。
在这种采用直接驱动方法的主导轴电机中，主导轴电机一般由一个转子和一个定子构成。定子包括一含有磁板(由锌钢片制成)的定子基底，一通过捻缝而与磁板叠加在一起的印刷电路板，一用于通过轴承来支撑主导轴旋转的轴承支架，以及一含有绕组并形成磁路的定子磁芯。定子磁芯和轴承支架被固定在定子基底上，而主导轴则被整体固定在转子上。
因此，本发明的一个目的就是提供一种电机、一种安装电机的方法、一种电机定子的结构以及这种定子的组装方法。
本发明的一个具体目的是提供一种电机定子的结构，这种定子结构包括一含有印刷电路板和磁板双层结构的定子基底，印刷电路板与磁板通过多个捻缝部分被连接在一起，其重心由定子基底上的多个捻缝部分来确定。在印刷电路板的重心处划出了一个空区，其重心附近没有电子元件，因此允许使用捻缝夹具的支架来支撑。
本发明的另一个及更多的具体目的是提供一种电机定子(该定子结构包括一含有印刷电路板和磁板双层结构的定子基底，印刷电路板与磁板通过多个捻缝部分被连接在一起)结构的组装方法。这种方法包括以下步骤根据定子基底上的多个捻缝部分来确定一个重心；划出一个空区，使印刷电路板重心附近没有安装电子元件；用一捻缝夹具对多个捻缝部分进行捻缝，此捻缝夹具含有多个用来压紧捻缝部分的捻缝脚并还含有一个用来支撑基底的支架部分。多个捻缝脚可放置在与印刷电路板上多个捻缝部分相对应的地方，而支架部分则放置在空区重心处，从而使得当用捻缝夹具的多个捻缝脚对多个捻缝部分进行捻缝操作时，支架部分可支撑住空区。
本发明的另一个具体目的是提供一种由定子和转子构成的电机。该电机的定子包括一电机基座，一叠加在电机基座底部的印刷电路板，一安装在电机基座上的轴承支架以及含有多个定子线圈的磁芯部分。其转子包括一通过轴承装置被轴承支架支撑的主导轴以及一位于主导轴一端的转子磁轭。转子磁轭上提供的磁场与定子的多个定子线圈之间所产生的相互磁作用使得转子转动。轴承支架上突出有一个法兰，该法兰含有电机基座安装部分和磁芯安装部分。磁芯部分含有一个环形部分，其圆周的外围上置有多个磁芯，而且它还有多个呈辐射状伸向环形部分中心的安装条，各安装条上都有可与法兰上的磁芯安装部分相连接的安装部分。多个安装条确定了其之间的隔断部分。电机的组装应使轴承支架的法兰置于电机基座与多个安装条及其下的印刷电路板之间，并使定子线圈的各端也分别与印刷电路板上的各终端部分相连，而且印刷电路板应从环形部分的多个安装条之间的隔断部分中部分露出。
本发明的另一个具体目的是提供一种安装电机(该电机由定子和转子构成)的方法。该电机的定子包括一电机基座，一安装在电机基座上的轴承支架以及含有多个定子线圈的磁芯部分。其转子包括一通过轴承装置被轴承支架支撑的主导轴以及一位于主导轴一端的转子磁轭。转子磁轭上提供的磁场与定子的多个定子线圈之间所产生的相互磁作用使得转子转动。轴承支架上突出有一个法兰，该法兰含有电机基座安装部分和磁芯安装部分。磁芯部分含有一个环形部分，其圆周的外围上置有多个磁芯，而且它还有多个呈辐射状伸向环形部分中心的安装条，各安装条上都有可与法兰上的磁芯安装部分相连接的安装部分。对电机的组装应使轴承支架的法兰置于电机基座与多个安装条之间，并且应使法兰的电机基座安装部分从多个安装条之间露出，而且一个设备的压带轮应置于其上并沿一直线(该直线从电机基座安装部分之一延伸到多个安装条之一)方向推动电机的主导轴。
通过以下的详细说明，本发明的其它目的和特点将变得十分清楚。
图1是一个捻缝夹具的侧视图2(a)是有关工作中一种定子结构的平面图；图2(b)是图2(a)所示定子结构的侧视图；图3(a)到3(c)是用来说明捻缝过程的示意图；图4是采用本发明第一个优选实例所述定子结构的一种VTR(磁带录像机)主导轴电机的平面图。
图5是图4所示主导轴电机的侧视图；图6是一个平面图，它显示了一个用于在主导轴电机上安装电子元件的平面；图7是本发明第一个优选实例所述定子结构的平面图；图8是本发明第二个优选实例所述无刷电机的剖面图；图9是图8所示无刷电机的箭头2方向上的平面图，其中的转子已被从此无刷电机中移出；图10是图9所示无刷电机的平面图，其中说明了如何根据捻缝部分来确定捻缝重心。
图1是一个捻缝夹具的侧视图；图2(a)是有关工作中一种定子结构的平面图；图2(b)是图2(a)所示定子结构的侧视图；图3(a)到3(c)是用来说明捻缝过程的示意图；参考图2(a)和2(b)，定子基底114由一磁板108(锌钢片制成)和一其上装有多个电子元件106的印刷电路板107叠加而成。印刷电路板107上有多个捻缝部分101a,101b,101c和101d。
在对捻缝部分101a,101b,101c和101d的毛刺部分115进行捻缝操作时使用了如图1所示的捻缝夹具104。其中参考字符110代表一个捻缝脚，而109则代表一个捻缝支架，它用于防止定子基底114在捻缝过程中发生移动。
参考图3(a)到3(c)，其中描绘了一个典型的捻缝脚110和毛刺部分115。通过捻缝脚110的按压，可对捻缝部分101a,101b,101c和101d的多个毛刺部分115实行捻缝，捻缝脚110位于捻缝夹具104之上对应于定子基底114中各毛刺部分115的地方。在印刷电路板107的空区103上没有电子元件106，因而它可用来被支架109支撑。
参考图2(a)和2(b)，参考字符111代表一个直径为20mm的平坦的圆形区域，其中心对应于重心105(称为捻缝重心)，此重心由捻缝部分101a,101b,101c和101d来确定。但是，平坦的圆形区域111不能用于被捻缝支架109支撑，因为在平坦的圆形区域111中有一些电子元件106，所以捻缝支架109只能放置在空区103上。
一般来说，在由印刷电路板107和磁板108通过捻缝而形成的定子基底114中，印刷电路板107的尺寸精确度低于磁板108的精确度。因此，印刷电路板107容易因采用对毛刺部分115进行捻缝的方法而变形或弯曲。
在图2(a)和2(b)所示的有关技术中，可以用较高的尺寸精确度来对捻缝部分101a和101d进行捻缝，但是，捻缝部分101b和101c则不行，其原因是由于印刷电路板107发生了变形和弯曲，这将导致印刷电路板107和磁板108之间出现一个空隙，其结果将造成定子基底114与电机的转子112发生碰撞。
参考图1、3(a)到3(c)和图4到图7，它们对本发明第一个优选实例所述的电机进行了详细的说明，其中相同部分的参考字符与有关技术中的参考字符相同，其详细说明在此节略。
图4是采用本发明第一个优选实例所述定子结构的一种VTR(磁带录像机)主导轴电机的平面图。
图5是图4所示主导轴电机的侧视图；图6是一个平面图，它显示了一个用于在主导轴电机上安装电子元件的平面；图7是本发明第一个优选实例所述定子结构的平面图；参考图4和图5，一种用于本发明第一个优选实例所述VTR的主导轴电机由24个槽和16个磁极构成。在转子112的外圈周围，有多个MR元件的磁传感器113。定子基底114具有印刷电路板107和锌钢片(作为磁板)108的双层结构，这两个层通过四个捻缝部分101a,101b,101c,101d被连接成一个整体。
捻缝时，参考图7并通过下述计算，就可以确定定子基底104上由捻缝部分101a,101b,101c,101d来决定的捻缝重心(重力中心)105。
在印刷电路板107上，有一个直径为20mm的平坦圆形部分111，其中心对应于上述的捻缝重心105，并且圆形部分111上没有电子元件106。
再参考图1，捻缝夹具104的捻缝脚110被放置成面向定子基底114的捻缝部分101a,101b,101c,101d。捻缝夹具104中捻缝支架109的末端有一个平滑的表面并且被放置在圆形部分111上。圆形部分111的中心对应于捻缝重心105，它允许用夹具支撑在印刷电路板107上。
如图3(a)所示，多个毛刺部分115被作为锌钢片108的一部分而形成，它们从印刷电路板107上微微突出。捻缝夹具104的捻缝脚110被放置成面向毛刺部分115。如图3(b)所示，毛刺部分115被捻缝夹具104的捻缝脚110从印刷电路板侧压下，其结果使得毛刺部分115被捻平，如图3(c)所示。在本例中，捻缝工作是通过用捻缝支架109支撑住定子基底114而完成的。因此，可以将印刷电路板107和锌钢片108以较高的尺寸精确度而连接在一起。
如上所述，多个捻缝部分101a,101b,101c,101d是通过用捻缝支架109支撑住定子基底114的重心105并且同时压下四个捻缝脚110而被同时捻平的，因此可以防止印刷电路板107在捻缝时产生变形、弯曲和倾斜。
以下将对如何确定捻缝重心105给出说明。
当将捻缝部分101a作为原点(0,0)且从原点到各捻缝部分101b,101c,101d的距离(mm)用坐标(X,Y)来表示时，举例如下捻缝部分101b:(43.5,14.0)捻缝部分101c:(45.6,60.4)捻缝部分101d:(1.3,56.5)因此，当用坐标(X,Y)来表示捻缝重心105时，则坐标X和坐标Y分别表示如下
X=1/4(0+43.5+45.6+1.3)=22.6Y=1/4(0+14.0+60.4+56.5)=32.73所以，捻缝重心105的位置可以用坐标(X,Y)=(22.6,33.73)来确定。如上所述，在直径为20mm、中心与捻缝重心105相对应的圆形区域111上没有电子元件106。捻缝支架109的直径稍小于圆形区域111。因而，捻缝支架109将不会接触到电子元件106，而且还可有效地支撑住印刷电路板107。
无需多言，圆形区域111的尺寸可以任意确定，而且捻缝支架109直径的大小也根据捻缝部分101的数目及印刷电路板的大小而定。
如上所述，根据本发明所述的定子结构，其定子基底具有印刷电路板和锌钢片的双层结构，而且这两个层通过四个捻缝部分被连接在一起。同时，这四个捻缝部分也确定了捻缝重心。平面圆形区域的直径为20mm，其中心对应于捻缝重心，在圆形区域内没有电子元件。捻缝时，通过用捻缝支架支撑圆形区域，就可完成对位于圆形区域外围捻缝部分的捻缝工作。因此，印刷电路板中的各捻缝部分可被捻缝脚均等压下，从而避免了印刷电路板的变形和倾斜。
根据本发明所述的定子结构能够防止印刷电路板的变形和倾斜。因此，将定子基底制成平板，就可以使定子基底与转子没有接触，而且也不会出现由于印刷电路板变形或倾斜而造成的磁板和印刷电路板之间空隙的振动。
另外，根据本发明所述的方法(即，在中心与捻缝重心相对应的圆形区域内没有放置电子元件)不需要额外的费用，因为其印刷电路板可以采用以前的方法来设计和加工。
接下来，将参考图8到图10对本发明第二个优选实例所述的无刷电机进行说明。
图8是本发明第二个优选实例所述无刷电机的剖面图；图9是图8所示无刷电机的箭头2方向上的平面图，其中的转子已被从此无刷电机中移出；图10是图9所示无刷电机的平面图，其中说明了如何根据捻缝部分来确定捻缝重心。
如图8所示，根据本发明第二个优选实例所述的无刷电机1一般由转子10和定子20构成。转子10包括一个转子磁轭11，一个位于转子磁轭11中心的主导轴12，位于转子磁轭11内缘四周的驱动磁铁13，频率发生磁铁(称为FG磁铁)14和位于转子磁轭11中心并用于驱动外部设备的皮带轮15，以及一个位于主导轴12中部的支架12。
定子20包括一电机基座21，一叠放在电机基座21底部的印刷电路板22，一含有柱状部分23a和法兰24的轴承支架23，以及一个定子线圈组件25。轴承支架23的柱状部分23a穿透了印刷电路板22和电机基座21。印刷电路板22和电机基座21都安装在法兰24的上表面，而定子线圈组件25则安装在法兰24的下表面。
参考字符21a代表电机基座21中的突出部分，它用于接触电子元件。27a和27b是无油轴承，它们可支撑主导轴12的旋转。28是一个用于安装轴承支架23的螺丝，29是一个位于轴承支架23和支架16之间的推力帽，P是与主导轴12一起驱动磁带的压带轮。
参考图9，在印刷电路板22上安装有一个磁阻元件(称为MR元件)32和IC(集成电路)33而且还有一个连接部分34。
定子线圈组件25由一个环形磁芯36和缠绕在环形磁芯36上的定子线圈37构成。
具体地说，环形磁芯36含有用于缠绕多个定子线圈37的突出孔36a，用于与突出孔36a的内缘相连接的环形部分36b。环形部分36b上有三个安装条36c，它们伸向环形部分36b的中心以用于连接。另外，参考字符36d代表安装孔，36e是用于捻缝的突出部分，36f,36g是捻缝部分。
各定子线圈37的末端37a都被连接在各个连接部分34上，从而与印刷电路板22产生电子连接。
另外，参考字符24a代表法兰24中的电机基座安装部分，而24b则代表法兰24中的磁芯安装部分。
参考图10，本发明第二个优选实例所述的无刷电机具有与第一个优选实例外圈相同的定子结构。
与对第一个优选实例所作的说明相同，在本发明第二个优选实例所述的定子结构中，定子基底114具有印刷电路板22和电机基座21(由锌钢片制成)的双层结构，而且这两个层在四个捻缝部分101a,101b,101c,101d处被捻接在一起。同时，这四个捻缝部分101a,101b,101c,101d也确定了捻缝重心105。在其直径为20mm、中心与捻缝重心相对应的圆形区域111内没有电子元件106。捻缝时，通过用图1所示捻缝夹具104的捻缝支架109支撑圆形区域111，就可完成对位于圆形区域111外围的捻缝部分101a,101b,101c,101d的捻缝工作。因此，印刷电路板中的各捻缝部分101a,101b,101c,101d可被捻缝夹具104的各个捻缝脚110均等压下，从而避免了印刷电路板22的变形和倾斜。
接下来，将对本发明中的结构特点和效率进行说明。
在环形部分36h中，其安装条36c和36c之间有一个扇形隔断C，从而使印刷电路板22部分露出。在印刷电路板22的露出部分上形成有连接部分34。因此，可以将定子线圈37的末端37a与连接部分34直接连接起来，从而可以组装成一个有效的无刷电机组件和一个可靠的无刷电机。
环形磁芯36的环形部分36b中有三个安装条36c，它们以相同的角度间隔伸向环形部分36b的中心方向。法兰24上有电机基座安装部分24a，它们与相邻的安装条36c有相等的角度距离，磁芯安装部分24b也是如此。组装无刷电机1时，印刷电路板22和电机基座21被一起安装在法兰24的电机安装部分24a上，而环形磁芯36则通过螺丝28被安装在法兰24的磁芯安装部分24b上。因此，在电机基座21中安装环形磁芯36和轴承支架23时，环形磁芯36和电机基座21的安装位置可以在环形部分36b的圆周方向上随意选择。这个特点使无刷电机1的安装变得十分简单。
另外，为了不使因预留捻缝部分36g而造成的磁路减小，从环形部分36b向其中心伸出了半圆形的突出部分36e，它可用于捻缝。其结果使得距捻缝部分36g较近的突出磁极36a的磁路与距捻缝部分36g较远的突出磁极36a的磁路之间的磁阻不发生变化。因此，就可以防止定子20磁路中的磁特性发生变化，从而减少了无刷电机1中所产生的转矩不均匀的现象。
在一个设备中使用无刷电机时，压带轮P的压力方向(用箭头A表示)是从电机基座安装部分24a之一沿一条直线L伸向安装条36c之一。因此，可以防止无刷电机1在其主导轴12被压带轮P沿箭头A的直线方向L推动时发生整体倾斜。
根据本发明所述，电机的组装应使轴承支架的法兰置于电机基座与多个安装条及其下的印刷电路板之间，并使定子线圈的各端也分别与印刷电路板上的各终端部分相连，而且印刷电路板应从环形部分的多个安装条之间的隔断部分中部分露出。因此，在将环形磁芯和轴承支架安装到电机基座上时，环形磁芯和电机的安装部分可以沿环形部分的圆周随意确定，这个特点使电机的组装变得十分简单。
另外，根据本发明所述，设备的压带轮沿一条从主导轴到多个安装条之一的直线方向垂直推动电机的主导轴。
因此，可以有效地防止由于压带轮施加的推力而引起的主导轴倾斜。
权利要求
1．一种电机定子结构，其特征在于包括一含有印刷电路板和磁板双层结构的定子基底，印刷电路板与磁板通过多个捻缝部分被连接在一起，其重心由定子基底上的多个捻缝部分来确定，在印刷电路板的重心处划出了一个空区，其重心附近没有电子元件，因此允许使用捻缝夹具的支架来支撑。
2．一种电机定子结构的组装方法，其中该定子结构包括一含有印刷电路板和磁板双层结构的定子基底，印刷电路板与磁板通过多个捻缝部分被连接在一起，其特征在于包括以下步骤根据定子基底上的多个捻缝部分来确定一个重心；划出一个空区，使印刷电路板重心附近不安装电子元件；用一捻缝夹具对多个捻缝部分进行捻缝，此捻缝夹具含有多个用来压紧捻缝部分的捻缝脚并还含有一个用来支撑基底的支架部分，多个捻缝脚可设置在与印刷电路板上多个捻缝部分相对应的地方，而支架部分则设置在空区重心附近，从而使得当用捻缝夹具的多个捻缝脚对多个捻缝部分进行捻缝操作时，支架部分可支撑住空区。
3．一种由定子和转子构成的电机，该电机的定子包括一电机基座，一叠置在电机基座底部的印刷电路板，一安装在电机基座上的轴承支架以及含有多个定子线圈的磁芯部分；所述电机的转子包括一通过轴承装置被轴承支架支撑的主导轴以及一位于主导轴一端的转子磁轭，转子磁轭上提供的磁场与定子的多个定子线圈之间所产生的相互磁作用使得转子转动；轴承支架上突出有一个法兰，该法兰含有电机基座安装部分和磁芯安装部分；磁芯部分含有一个环形部分，其圆周的外围上置有多个磁芯，而且它还有多个呈辐射状伸向环形部分中心的安装条，各安装条上都有可与法兰上的磁芯安装部分相连接的安装部分；多个安装条确定了其之间的隔断部分；电机的组装应使轴承支架的法兰置于电机基座与多个安装条及其下的印刷电路板之间，并使定子线圈的各端也分别与印刷电路板上的各终端部分相连，而且印刷电路板应从环形部分的多个安装条之间的隔断部分中部分露出。
4．如权利要求3所述的电机，其特征在于上述多个安装条是三个以相同角度间隔放置的安装条，且电机基座安装部分的放置是在一个圆周上并与两相邻安装条具有相同的角度距离，而安装部分也根据环形部分的中心而呈圆形放置。
5．一种安装电机的方法，该电机包括定子和转子，该电机的定子包括一电机基座，一安装在电机基座上的轴承支架以及含有多个定子线圈的磁芯部分；转子包括一通过轴承装置被轴承支架可转动支撑的主导轴以及一位于主导轴一端的转子磁轭；转子磁轭上提供的磁场与定子的多个定子线圈之间所产生的相互磁作用使得转子转动；轴承支架上突出有一个法兰，该法兰含有电机基座安装部分和磁芯安装部分，磁芯部分含有一个环形部分，其圆周的外围上置有多个磁芯，而且它还有多个呈辐射状伸向环形部分中心的安装条，各安装条上都有可与法兰上的磁芯安装部分相连接的安装部分；对电机的组装应使轴承支架的法兰置于电机基座与多个安装条之间，并且应使法兰的电机基座安装部分从多个安装条之间露出，而且一个设备的压带轮应置于其上并沿一直线方向推动电机的主导轴，该直线从电机基座安装部分之一延伸到多个安装条之一。
全文摘要
本发明通过了一种电机和一种电机的定子结构以及该定子结构的组装方法和安装电机的方法。这种电机定子的结构包括:一含有印刷电路板和磁板双层结构的定子基底,其印刷电路板与磁板通过多个捻缝部分被连接在一起,其重心由定子基底上的多个捻缝部分来确定。在印刷电路板的重心处划出了一个空区,其重心附近没有电子元件,因此允许使用捻缝夹具的支架来支撑。
文档编号H05K3/40GK1212494SQ98120009
公开日1999年3月31日 申请日期1998年9月18日 优先权日1997年9月19日
发明者真田稔, 桥本勇 申请人:日本胜利株式会社